Выберите радиатор для регулятора напряжения

8

Я должен рассеяться 2Wот регулятора напряжения. Это 7805 в упаковке TO-220. Таблица данных здесь.

Я впервые выбираю их, поэтому мне хотелось бы пересмотреть следующее решение, потому что я боюсь что-то упустить, так как этот звук действительно сложен для меня. Поэтому я изложу здесь все мои рассуждения.

RthJCявляется 5 C°/Wдля пакета TO-220 иRthJAесть 50 C°/W(таблица 3, стр. 7). Поскольку мне нужно будет рассеять, у 2Wменя будет теплоотвод без 100°чипа. Комната вокруг 21°.Topэто 0° to 125°так, чтобы быть в безопасности, мне определенно нужен радиатор. В этом случае он будет просто ходить 31°по этой формулеMaxambiant+RthJC×Wdissipated или 21 + 50 * 2

But now I'm blocked. For the example I will take this heatsink. He's rated as 40 K/W. I assume K is for kelvin degrees. In that case does it means he's rated as 233°C/W ? I've found that formula :

MaxJunctionTemp>=MaxAmbientTemp+(WDissipated×(RthJCC°/W+RthHeatSinkC°/W))

Которые дают мне:

21+(2.5×(5+233)=595°C

Итак, что-то не так, так как это будет означать, что соединение между чипом и радиатором будет горячим на 600 ° ... Что я пропустил?

Эммануэль Истаче
источник
К для Кельвина, но это относительное изменение на ватт, так что это то же самое. Но хороший вопрос и, надеюсь, кто-то публикует более формальное объяснение всего этого.
PeterJ
Как указывает Ваутер ниже, обязательно включите сопротивление между корпусом TO220 и радиатором. Вы также должны выполнять расчеты, используя максимальную температуру окружающей среды и максимальную рассеиваемую мощность (а не «около 21 градуса»).
Джо Хасс
1
Степень К = градус С - просто со смещением нулевых точек. 40K / W = 40 C / W, поэтому при 2W = 2 x 40 = 80K = 80C рост выше температуры окружающей среды. Всегда устанавливайте окружение на максимально возможное значение реального мира, которое вы испытаете, включая жаркий день без кондиционера и т. д. Затем добавьте немного :-). Если на брандмауэре автомобиля = намного жарче. | До 10C / W не так уж сложно. | ЛЮБОЙ продуваемый воздух или сквозняк = большое улучшение.
Рассел МакМахон

Ответы:

2

Обратитесь к википедии

Единицами теплового сопротивления СИ являются кельвины на ватт или эквивалентные градусы Цельсия на ватт (эти значения одинаковы, так как интервалы Δ1 K = Δ1 ° C).

K / W - это то же самое, что и C / W, и это потому, что они представляют собой разницу температур на ватт, а не абсолютную температуру.

Результат для вашего расчета с использованием радиатора 40K / W:
21+(2.5×(5+40))знак равно112,5°С


Кажется, существует некоторое неправильное представление о значении коэффициента K / W и охлаждающей способности данного радиатора.
Когда вы сравниваете два радиатора, чем ниже номинал K / W, тем лучше радиатор, тем ниже номинал K / W означает, что он может рассеивать больше мощности при меньшем повышении температуры.

В качестве примера:
радиатор 40K / W увеличивает температуру на 40 градусов Цельсия (выше температуры окружающей среды) для каждого ватта. Более эффективный радиатор (в отношении охлаждающей способности) представляет собой модель с более низкой номинальной мощностью K / W, например, 20K / W, поскольку температура будет увеличиваться только на 20 градусов Цельсия для каждого рассеиваемого ватта.

alexan_e
источник
Хорошо, но есть кое-что, чего я не понимаю. Если мне нужно рассеять 2 Вт при RthJC, равном 5, то это означает, что мне нужен радиатор, способный по крайней мере 5 К / Вт? Таким образом, 40K / W должен делать эту работу? (Значит, 112,5 ° означает температуру радиатора или что он мог рассеять?)
Эммануэль Истаче
2
@EmmanuelIstace Радиатор мощностью 40K / W повышает температуру на 40 градусов Цельсия на каждый ватт. Более эффективный радиатор, например, 20 К / Вт, повышает температуру на 20 градусов Цельсия на каждый ватт. Радиатор 40K / W хуже, чем 5K / W
alexan_e
@ EmmanuelIstace Я не могу ответить по экономике. У лучшего радиатора есть больше металла и / или больше ребер, которые должны быть более дорогими в производстве
alexan_e
6

Вы можете решить проблему с нагревом так же, как проблему с током через резистор. Ток эквивалентен теплу, сопротивление - термическому сопротивлению, а напряжение - температуре.

Вы получаете 2 Вт теплового тока через серию тепловых резисторов: Rj-c (5K / W), добавьте 1K / W для несовершенного контакта между корпусом и радиатором, а также радиатор-воздух (40K / W). Всего 46K / W. При тепловом потоке 2 Вт это приведет к градиенту температуры 98 К: место соединения будет на 98 К выше температуры окружающего воздуха.

Сложный вопрос в таких расчетах состоит в том, насколько низко вы можете гарантировать, что окружающий воздух будет. Давайте предположим (максимум) 40C. Тогда (максимальная) температура перехода составляет 40 + 98 = 138 ° С.

(Fairchild) LM7805 указывает 125C как максимальную рабочую температуру при «абсолютных максимумах». Обратите внимание, что в принципе абсолютные максимумы НЕ могут использоваться для проектных расчетов, но на графиках, приведенных позже, есть кривые до 125C, поэтому на ЭТОЙ земле можно использовать цифру 125C.

125 <138, поэтому при температуре окружающей среды 40 ° C и 2 A радиатора может быть недостаточно. (Я говорю мощь , потому что я использовал худшие показатели регистра. Но как дизайнер, вы должны!)

Я предлагаю вам найти радиатор, который немного больше, нацелен на 20К / Вт. Это также сделает радиатор менее горячим для жесткого (но все же слишком горячим для удобного прикосновения! Подсчитайте для себя, насколько горячим он будет.).

Воутер ван Оойен
источник
+1 за хорошее объяснение. Различие в том, что рейтинги для радиаторов - это повышение температуры от окружающей энергии на ватт энергии, сбрасываемой в него, всегда было не интуитивно для меня, когда я впервые начал работать с ними.
Глава Адама
Просто думайте о фигуре как о сопротивлении. Чем выше C / W, тем больше будет падение напряжения для данного «тока».
Wouter van Ooijen